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Informatique II Programmation Orientée Objet (en C++) – 26 –

Initialisation des attributs (1)

Initialiser les attributs d’une instanceen leur affectant individuellement une valeur,

après l’instanciation, n’est pas une technique satisfaisante:

a) elle est fastidieuse, en particulier lorsque le nombre d’attributsou/et d’instances est élevé; par ailleurs, les oublis probablessont des sources supplémentaires d’erreurs.

b) elle implique que tous les attributs doivent faire partie de l’interface(i.e. soient publics), ce qui est clairement à éviter.10

Pour respecter le principe d’encapsulation, qui stipulequ’un objet doit contenir en lui-même tout le matériel nécessaire à

son fonctionnement, il est important de le munir d’unmécanisme d’initialisation efficace.

10. Ce défaut peut être atténué par l’utilisation de méthodes spécifiques («accesseurs» (get) et «modificateurs» (set)).


Initialisation des attributs (2)

Un moyen simple pour réaliser l’initialisation des attributsest de définir une méthode dédiée à cette tâche:

Le mécanisme d’initialisation des instances fourni par les langages comme C++correspond en fait à une systématisation de cette solution,

par le biais de deux types de méthodes particulières:

➱ les constructeurs:méthodes responsables de l’initialisation des attributs d’une instance (i.e. réalisanttoutes les opérations requises en «début de vie» de l’instance)

➱ le destructeur:méthode responsable des opérations à effectuer «en fin de vie» de l’instance (i.e.lorsque l’exécution du programme quitte le bloc dans lequel l’instanciation a eu lieu).

class Rectangle {public:

unsigned int hauteur; unsigned int largeur;void init(const int h, const int l) {

hauteur = h; largeur = l;}... };


Les constructeurs (1)

Les constructeurs sont des méthodes, invoquées automatiquementlors de l’instanciation, qui assurent l’initialisation des instances.

Un constructeur est donc une méthodesans indication de type de retour (pas même void), et

de même nom que la classe pour laquelle la méthode est définie.11

11. On peut aussi considérer que le constructeur est une méthode sans nom, dont le type de la valeur de retour est la classe.

NomClasse(<arguments>): <attribut1>(<valeur1>),

...<attributn>(<valeurn>)

{// autres opérations

}

Rectangle(int h, int l): hauteur(h),

largeur(l){ }

La syntaxe de déclaration d’un constructeur,pour une classe NomClasse, est:

Exemple:



Le corps du constructeur est précédé d’une section optionnelleintroduite par «:», spécifiquement réservée à l’initialisation des attributs.

Les attributs non initialisés dans cette section prendront une valeur par défaut dans le casoù une telle valeur existe12 ou resterons non initialisés dans le cas contraire.

Il est bien sûr possible de changer la valeur d’un attribut initialisé oud’affecter une valeur à un attribut non initialisé dans le corps du constructeur13.

Exemple:

12. Une valeur par défaut est une valeur donnée par le constructeur par défaut (c.f. suite du cours). Il n’y a pas formellement de valeurs par défaut pourles types autres que les classes, même si dans la pratique, 0 où ses différentes représentations (i.e 0.0, ’\0’, etc), est utilisé.

13. Remarquons cependant que les attributs déclarés constants ne peuvent être valués que dans la section d’initialisation précédant le bloc de la méthode.

Rectangle(const int h, const int l): hauteur(h){

int t(2*l - h % 2);largeur = t;

}

initialisation

affectation

largeura une valeurindéfinie



Comme dans le cas des autres méthodes, il est tout à fait possiblede surcharger les constructeurs; une classe peut donc admettre plusieursconstructeurs, pour autant que leurs listes d’arguments soient différentes.

Exemple:

class Rectangle {public:int hauteur, largeur;

Rectangle(const int c): hauteur(c), largeur(c) { }

Rectangle(const int h, const int l): hauteur(h), largeur(l) { }

// autres méthodes ........unsigned int surface() {...}void changeHauteur(...) {...}

};


Initialisation par constructeur

La syntaxe de la déclaration avec initialisation d’une instanceest identique à celle d’une déclaration avec initialisation

d’une variable ordinaire.

Ainsi, pour une classe nommée NomClasse, définissant le constructeurNomClasse(arg1, arg2), la déclaration-initialisation de l’instance instance est:

NomClasse instance(valarg1, valarg2);

où valarg1 et valarg2 sont les valeurs d’initialisation des arguments.

Exemple:

Avec la définition de la classe Rectangle, donnée auparavant,la déclaration avec initialisation de deux instances r1 et r2, où r1est un rectangle de 18 par 5 et r2 un carré de 5 de côté, sera obtenue par:

Rectangle r1(18,5);Rectangle r2(5);


Masquage d’attributs et constructeurs

Comme dans le cas des autres méthodes, lorsqu’un constructeurpossède un argument dont l’identificateur masque l’un de ses attributs,

il est possible d’utiliser le mot-clef this pour référencerde façon non ambigüe l’attribut de l’instance.

Exemple:

Remarquons que la désambiguïsation à l’aide de this n’est pas nécessaire dans la sectiond’initialisation, puisque les éléments initialisés sont obligatoirement les attributs:

Exemple:

Rectangle(const int h, const int largeur): hauteur(h){ this->largeur = (2*largeur - h % 2); }

Rectangle(const int hauteur, const int largeur): hauteur(hauteur),

largeur(largeur){ }

désignentobligatoirementles attributs


Arg à valeur par défaut et constructeurs (1)

Comme les autres méthodes et fonctions en général,les constructeurs peuvent admettre des arguments pour lesquels

une valeur par défaut est spécifiée.

Exemple:

Dans ce cas, la déclaration d’une instance rect de la forme: Rectangle rect(5);est alors équivalente à la déclaration: Rectangle rect(5,10);

Les précautions à prendre lorsque l’on donne une valeur par défaut àun argument de constructeur sont les mêmes que pour les autresméthodes ou fonctions. Il faut particulièrement veiller à ne pas créerd’ambiguïtés lors de l’uti l isation simultanée du mécanisme desurcharge, puisque chaque argument avec valeur par défaut induitdeux signatures différentes pour la méthode.

Rectangle(const int h, const int l = 10): hauteur(h),

largeur(l){ }


Constructeur par défaut (1)

Le constructeur par défaut est un constructeurautorisant une instanciation de la forme:

Un constructeur par défaut est donc un constructeur sans arguments,ou un constructeur dont tous les arguments ont des valeurs par défaut:

<identificateur de classe> <identificateur d’instance>; Rectangle r;

Exemple:Forme générale:

Rectangle(): hauteur(0),

largeur(0){ }

Rectangle(const int dim = 10): hauteur(dim),

largeur(dim){ }

Deux constructeurs par défaut.La mise en garde précédente est illustrée ici par le fait

que ces deux constructeurs ne peuvent être définit simultanémentspour la même classe (l’instanciation «Rectangle r;» serait en effet ambigüe).


Constructeur par défaut (2)

Lorsqu’on ne définit aucun constructeur pour une classe14, lecompilateur se charge de générer automatiquement un constructeur par défaut.

Naturellement, ce constructeur est minimaliste, et il se contente d’initialise à leurvaleur par défaut les attributs pour lesquels une telle valeur existe.

Plus précisément, les attributs sont simplement déclarés, et ceux pour lesquels unconstructeur par défaut existe sont initialisés par l’invocation de ce constructeur:

Exemple: dans cet exemple, la classe C est refusée par le compilateur, qui ne sait comment initialiser les instances de B.

14. Et uniquement dans ce cas.

class A {public:

int a;A():a(10) { }

};

class B{public:

int b;B(int b):b(b) {}

};

class C{public:

A objA;B objB;

};

C(): objA(),

objB(){ }

+

auto-généré

constructeur par défaut explicite pas de constructeur par défaut constructeur par défaut implicite

A obj1;

?

A obj2(...);est liciteest illicite

B obj1;B obj2(...);

est illiciteest licite

C obj1;C obj2(...);

est liciteest illicite


Constructeur de copie (1)

Le constructeur de copie est un autre constructeur particulier,qui permet de créer une copie d’une instance (i.e. d’initialiser une

instance en utilisant les attributs d’une autre, de même type):

L’invocation du constructeur de copie se fait par une instruction de la forme:

<id de classe>(const <id de classe>& obj): ...

{ ... }

Rectangle(const Rectangle& obj): hauteur(obj.hauteur),

largeur(obj.largeur){ }

Exemple:Forme générale:

Rectangle r1(12,24);Rectangle r2(r1);

Après ces instructions, on obtientla situation suivante:

1224

•••r1

1224

•••r2

r 1 e t r2 s o n t d e u xinstance distinctes de laclasse Rectangle, maiséquivalentes pour ce quie s t d e l e u r s a t t r i b u t s(égalité profonde)


Constructeur de copie (2)

Si un constructeur de copie n’est pas explicitement défini,le compilateur en générera un de manière automatique.

Le constructeur généré procède à une initialisation membre à membredes attributs, en invoquant le constructeur de copie de chacun d’eux (copie de surface):

Si le constructeur généré par le compilateur suffit dans la plupartdes cas, il existe néanmoins des situations ou le programmeur est obligé

de fournir lui-même la définition de ce constructeur.

Parmi ces situations, la plus fréquente est celle d’instances réalisant des allocationsdynamiques de mémoire (abordé plus tard dans le cours); un autre cas (académique)pour lequel la copie de surface n’est pas désirée est celui du comptage des instances

(c.f. exemple ci-après, en fin de chapitre «Constructeurs, Destructeurs»).

class A {public:

int a;A(const A& obj): a(obj.a) {}...

class C{public:

A objA;int i;

};

C(const C& c): objA(c.objA),

objB(c.i){ }

+

auto-généré

constructeur de copie explicite constructeur de copie implicite

C obj1;C obj2(obj1);

définit pour tous lestypes de bases


Destructeurs (1)

Le constructeur a pour tâche l’initialisation de l’instance.En d’autre termes, il créé l’ensemble des éléments informatiques

avec lesquels les méthodes pourront opérer.

Parfois, cet initialisation implique la mobilisation de ressources– fichiers, périphériques, portion de mémoire, etc –

qu’il est important de libérer après usage.

Dans cette optique, se pose alors le même problème que lors de l’initialisation:

l’invocation explicite par le programmeur de méthodesde libération de ressources n’est pas une solution satisfaisante

(fastidieuse, source d’erreur, et affaiblissant l’encapsulation).

La solution fournie par C++ est similaire à celle à base de constructeurs:une méthode particulière, appelée destructeur, est définie.

Cette méthode est invoquée automatiquement en fin de vie de l’instance, et sonrôle principal est d’assurer la libération des ressources éventuellement mobilisées.


Destructeurs (2)

La syntaxe de déclaration d’un destructeur,pour une classe nommée NomClasse, est:

Le destructeur d’une classe est donc une méthode sans argumentdont le nom est celui de la classe, préfixé du signe «~» (tilde)

Comme le destructeur n’admet pas d’argument, il n’est pas possible de le surcharger.Toute classe admet donc exactement un destructeur; s’il n’est pas définiexplicitement par le programmeur, c’est le compilateur qui se chargera

d’en générer une version minimaliste.

~NomClasse(){

// opérations}


Destructeurs (3): exemple

Le problème du comptage des instances (en activité) d’une classeconstitue un exemple (académique) d’utilisation des destructeurs pour

lequel l’implémentation réalisée par le compilateur n’est pas acceptable:

Pour connaître à tout moment le nombre d’instance de la classe Rectangle,il suffit d’utiliser une variable globale de type entier long comme compteur:

➱ le constructeur incrémente la variable,➱ tandis que le destructeur la décrémente:

Exemple:long counter(0); // variable globale// ...class Rectangle{// ...

Rectangle(): hauteur(0),largeur(0) { ++counter; } // constructeur~Rectangle() { --counter; } // destructeur// ...

};


Destructeurs (4): exemple - suite

On constate immédiatement, on considérant l’exemple précédant,que tous les cas de figure ne sont pas envisagés,et que le comptage n’est pas toujours correcte:

La copie d’un rectangle en un autre échappe au compteur d’instance,puisque nous n’avons pas définit le comportement du constructeur de copie.

void main(){

Rectangle r1;{

Rectangle r2(r1);Rectangle r3(r2);// ...

}}

0111-1(-2)

counter


Constructeurs et Destructeurs

Une règle quasi absolue veut que si l’ondoit spécifier le comportement de l’une ou l’autre

des méthodes traditionnellement générées par le compilateur(constructeur par défaut, de copie et destructeur15), alors,on doit spécifier le comportement de toutes ces méthodes.

15. Formellement, cette énumération devrait comporter des éléments supplémentaires (tels l’opérateur d’affectation), mais qui ne seront étudiés que plustard dans le cours.

Rectangle(const Rectangle& r): hauteur(r.hauteur),

largeur(r.largeur){ ++ counter; }

// et ainsi de suite avec tous// les constructeurs.

~Rectangle() { --counter; }

// autres méthodes ...};

long counter(0);class Rectangle{public:

int hauteur;int largeur;Rectangle(const int dim = 0): hauteur(dim),

largeur(dim){

++counter;}


Opérateur de résolution de portée «::»

Lorsque les définitions des classes deviennent complexes,la lisibilité du code diminue, car on perd la vue d’ensemble

des comportements définit dans une classe.

Il est toutefois possible de retrouver cette vue d’ensemble,en écrivant les définition des méthodes à l’extérieur de la déclaration de la classe

Ceci est rendu possible grâce à l’opérateur de résolution de portée «::»,qui permet de relier la définition d’une méthode

à la classe pour laquelle elle est définie.

Grace à cet opérateur, le programmeur peut se contenterd’indiquer les prototypes des méthodes dans la déclaration de la classe,et écrire les définitions correspondantes, à l’extérieur de la déclaration,

sous la forme de définition de fonctions de nom:

<nom de classe>::<nom de fonction>(<arg1>,<arg2>, ...){ ... }


Opérateur «::» (2)

Par exemple, la déclaration de la classe Rectangle pourrait être:

class Rectangle{

public:

// déclaration des attributsint hauteur;int largeur;

// prototypage des constructeurs & destructeurRectangle(const int dimensions = 0);Rectangle(const int hauteur, const int largeur);Rectangle(const Rectangle& obj);~Rectangle();

// prototypage des méthodesint surface() const;

};


Opérateur «::» (3)

Accompagné des définitions «externes» des méthodes:Rectangle::Rectangle(const int dimensions): hauteur(dimensions),

largeur(dimensions){ }

Rectangle::Rectangle(const int hauteur, const int largeur): hauteur(hauteur),

largeur(largeur){ }

// ...

Rectangle::~Rectangle(){ }

int Rectangle::surface() const{

return (hauteur * largeur);}


Surcharge des opérateurs (1)

C++ fournit une fonctionalité extêmement utilepour les applications: la possibilité donner un sens aux opérateurs

du langage (tels +, *, /, ...) appliqués à des types quelconques.

Cette fonctionnalité est habituellement appelée: surcharge des opérateurs

Elle correspond de fait aux surcharges de fonctions oude méthodes, mais réalisée sur les fonctions et méthodes qui implémentent

le fonctionnement de ces opérateurs.

On peut en particulier donner un sens à des opérateursappliqués aux instances d’une classe:

Supposons par exemple que l’on veuille définir une additionpour les rectangles, permettant d’utiliser une expression intuitive

de la forme: rect1 + rect2



Pour cela, il faut surcharger l’opérateur «+» dans la classe Rectangle,par le biais de la définition de la méthode prédéfinie:

<type> operator+(<type> <membre_droit>)

Exemple:

Prototypage dans la classe Rectangle:Rectangle operator+(const Rectangle& mbrDroit) const;

Définition hors de la classe:Rectangle Rectangle::operator+(const Rectangle& r) const{

return Rectangle(hauteur + r.hauteur, largeur + r.largeur);}

Si rect1 et rect2 sont des instances de Rectangle initialisée par respectivementRectangle rect1(2,3); Rectangle rect2(3,4);alors, l’expression «rect1 + rect2» correspond à une nouvelle instance de la classeRectangle, de hauteur 5 et de largeur 7.



La surcharge des autres opérateurs (-, *, /, ...) se faitpar le biais des diverses méthodes associées:

operator-(<second argument>)operator*(<second argument>)operator/(<second argument>)

...

Où <second argument> désigne le membre droit de l’opérateur(dans le cas des opérateurs diadiques)

Remarquons qu’il est possible de surcharger multiplement les opérateurs(règles usuelles de la surcharge), par exemple pour donner un sens

aux expressions suivantes:

rect1 * rect2;rect2 * 2;

Mais dans ce dernier cas, la commutativité de l’opérateur «*» n’estpas respectée, l’expression «2 * rect2» n’ayant pas de sens.16

16. Il existe toutefois un moyen pour donner un sens à une telle expression, et ainsi garantir les propriétés des opérateurs arithmétiques, mais cela dépasselargement le cadre de ce cours.

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